Магниты из сплава неодима-железа-бора (NdFeB), известные своими исключительными магнитными свойствами, традиционно доминируют в таких отраслях, как автомобилестроение, электроника и возобновляемая энергетика. Однако их потенциальные применения выходят далеко за рамки этих традиционных областей. В данной статье рассматриваются два новых направления: квантовые вычисления и исследование космоса. В квантовых вычислениях магниты NdFeB играют ключевую роль в стабилизации кубитов и защите сверхпроводящих схем от электромагнитных помех, обеспечивая более длительное время когерентности и более надежные квантовые операции. В космических исследованиях их высокая плотность магнитного потока и компактный размер делают их идеальными для моделирования условий микрогравитации, поддержания здоровья астронавтов и питания современных двигательных установок. Рассматривая последние достижения и примеры применения, в данной статье подчеркивается преобразующая роль магнитов NdFeB в этих передовых областях.

Абстрактный Магниты из сплава неодима-железа-бора (NdFeB), известные своими исключительными магнитными свойствами, играют ключевую роль в современных технологиях, от электромобилей до ветряных турбин. Оптимизация их химического состава — тонкое соотношение неодима (Nd), железа (Fe), бора (B) и редкоземельных элементов, таких как диспрозий (Dy), — критически важна для повышения производительности при одновременном снижении затрат и воздействия на окружающую среду. Традиционные методы проб и ошибок при разработке формул отнимают много времени и ресурсов. В данной статье рассматривается, как машинное обучение (МО), краеугольный камень материаловедения, может произвести революцию в прогнозировании новых формул магнитов NdFeB, используя многомасштабную интеграцию данных, передовые методы моделирования и фреймворки для интерпретируемости. Мы обсуждаем проблемы, методологии и недавние достижения в этой области, что в итоге приводит к разработке дорожной карты для открытия материалов на основе МО.

1. Введение Магниты из сплава неодим-железо-бор (NdFeB) – самые сильные из существующих постоянных магнитов, широко используемые в электромобилях, ветряных турбинах и высокопроизводительных двигателях. Их исключительные магнитные свойства обусловлены уникальной микроструктурой, в частности, выравниванием и взаимодействием магнитных доменов – областей с равномерной ориентацией атомных магнитных моментов. Однако доменные стенки (границы между доменами) и дефекты могут приводить к потерям энергии, снижая коэрцитивную силу (сопротивление размагничиванию) и остаточную намагниченность (остаточную намагниченность).
Микроскопическое регулирование доменной структуры — посредством проектирования границ зерен, добавления легирующих примесей, управления напряжениями и передовых методов обработки — может значительно улучшить характеристики магнитов. В данной статье рассматривается, как эти стратегии оптимизируют динамику доменов для достижения более высоких коэрцитивной силы, остаточной намагниченности и максимального энергетического произведения (BH), что открывает возможности для приложений нового поколения.

1. Введение Магниты из сплава неодим-железо-бор (NdFeB) – самые сильные из существующих постоянных магнитов, широко используемые в электромобилях, ветряных турбинах и бытовой электронике. Однако их производство основано на использовании редкоземельных элементов (РЗЭ), таких как неодим и диспрозий, добыча которых приводит к значительному загрязнению окружающей среды. Переработка отработанных магнитов NdFeB имеет решающее значение для снижения зависимости от первичной добычи, сохранения ресурсов и минимизации вреда окружающей среде. В данной статье рассматриваются эффективные методы переработки и оценивается, могут ли переработанные магниты достичь магнитных свойств, сопоставимых с магнитными свойствами исходных материалов.

1. Введение Неодимовые магниты (NdFeB) незаменимы в возобновляемой энергетике, электромобилях и электронике благодаря своей непревзойденной магнитной силе. Однако их производство сопряжено с серьёзным воздействием на окружающую среду, в первую очередь, с добычей редкоземельных элементов (РЗЭ) и утилизацией отходов. В данной статье излагается комплексная концепция смягчения этих проблем посредством применения устойчивых методов добычи полезных ископаемых, более чистых производственных технологий и эффективных систем управления отходами.

1. Введение Неодимовые магниты, состоящие в основном из смеси неодима, железа и бора (NdFeB), являются самыми сильными постоянными магнитами из существующих и применяются в электродвигателях, медицинских приборах, возобновляемых источниках энергии и бытовой электронике. Однако их исключительные магнитные свойства сопряжены с уязвимостью к таким факторам окружающей среды, как высокие температуры и механические удары. В данной статье рассматриваются механизмы разрушения в этих условиях и приводятся подробные рекомендации по безопасному обращению с поврежденным магнитным порошком для снижения рисков.

Абстрактный Мировой спрос на редкоземельные постоянные магниты, в частности, на магниты из неодима-железа-бора (NdFeB), резко возрос благодаря их исключительным магнитным свойствам, которые имеют решающее значение для применения в электромобилях, ветряных турбинах и потребительской электронике. Однако уязвимость цепочек поставок и экологические проблемы, связанные с редкоземельными элементами, стимулировали интенсивные исследования альтернативных материалов, не содержащих редкоземельных элементов. Среди них перспективными кандидатами стали соединения железа и азота (Fe-N), в частности, α"-Fe₁₆N₂ и Sm₂Fe₁₇Nₓ (самарий-железо-азот, или Sm-Fe-N). В данной статье рассматриваются последние достижения в области соединений Fe-N, оцениваются их текущие эксплуатационные ограничения и обсуждается их потенциал для замены магнитов NdFeB в будущем.

1. Введение Магниты из сплава неодима-железа-бора (NdFeB) известны своей исключительной магнитной силой, компактными размерами и высоким энергетическим произведением (до 52 MGOe). Однако их высокая стоимость, чувствительность к температуре и подверженность коррозии ограничивают их применение в некоторых областях. В данном анализе рассматриваются сценарии, в которых ферритовые или самарий-кобальтовые (SmCo) магниты могут заменить магниты NdFeB, сравнивая их стоимость и характеристики по ключевым параметрам.

Введение в градиентные магниты Градиентные магниты — это специализированные магнитные устройства, предназначенные для создания магнитного поля, линейно изменяющегося вдоль определённого направления. Это пространственное изменение магнитного поля, известное как градиент магнитного поля, имеет основополагающее значение для многочисленных научных и промышленных приложений, в частности, для магнитно-резонансной томографии (МРТ), разделения материалов и прецизионных измерительных систем. При проектировании градиентных магнитов тщательно учитываются однородность магнитного поля, напряжённость градиента и конфигурация катушки для удовлетворения конкретных требований каждого применения.

Неодимовые магниты, особенно на основе системы неодим-железо-бор (NdFeB), известны своими исключительными магнитными свойствами, включая высокую остаточную намагниченность (Br) и коэрцитивную силу (Hci), которые способствуют их превосходной способности накапливать магнитную энергию. Однако стремление к дальнейшему улучшению этих свойств и расширению границ их возможностей привело исследователей к исследованию передовых методов обработки, таких как нанокристаллизация и термическая обработка. В данной статье рассматривается потенциал этих процессов для преодоления существующих верхних пределов способности накапливать магнитную энергию в неодимовых магнитах.

Цена на магниты из неодима-железа-бора (NdFeB), самые сильные коммерчески доступные постоянные магниты, зависит от сложного взаимодействия факторов, охватывающих стоимость сырья, производственные процессы, динамику рынка и меры политического вмешательства. Ниже представлен подробный анализ ключевых детерминант.:

Каково место Китая в мировой цепочке поставок магнитов NdFeB? В чём заключаются технологические преимущества других стран (например, Японии и США)?